螢火蟲發光的原因有很多。螢火蟲是自然界中最著名的生物發光生物的例子之一,它利用它們的光來警告潛在的捕食者,識別其他螢火蟲,當然也可以吸引配偶。
雖然它們被點亮的景象令人著迷,但這些小昆蟲反過來又激發了美國密蘇里大學國際研究團隊的靈感。
利用與螢火蟲發光相同的化學反應,該團隊開發了一種醫學成像設備,當插入體內時設備會發光。
這種設備未來在人類和動物中的潛在用途已經很廣泛,包括開發更好的癌症、糖尿病和傳染病治療方法。
“一個強大的工具”
「這是低成本、便攜式生物發光成像工具的第一個例子,可用於大型非基因改造動物,例如狗,」該團隊的負責人、密蘇里大學化學副教授 Elena Goun 說。
「這項技術的移動性和成本效益也使其成為臨床前研究、臨床研究和診斷許多領域的強大工具」。
那麼,它到底是如何運作的呢?
當氧氣與一種稱為螢光素酶的酵素發生反應時,螢火蟲就會發光,導致其腹部尖端發出「冷光」能量,而不是熱量。
同樣,密蘇里大學團隊生產的成像設備能夠透過檢測體內反應的光水平來測量器官的狀況。
一旦它被插入體內並到達目標器官,裝置就會向血液中釋放一種稱為螢光素的發光化合物。
如果器官中的生物活性水平(例如肝臟的毒性)較高,釋放的螢光素量就會較高。
當血液中的螢光素到達含有螢光素酶的可生物降解、可注射的「塞子」時,它會引發與螢火蟲相同的生化反應,發光。
然後將大約 10 毫米寬(比一便士直徑還小)的便攜式光探測器放置在插入設備附近的身體表面上,並測量光的強度。
根據產生的光的水平,醫生能夠確定器官的健康程度。
這是侵入性測試的終結嗎?
最終,擁有一種能夠明確判斷治療是否有效修復器官的設備,可以結束不舒服的侵入性測試,從而對患者護理產生更廣泛的影響。
密蘇里大學比較腫瘤學和表觀遺傳學實驗室主任杰弗裡·布萊恩 (Jeffrey Bryan) 說:“這是我們以微創方式監測患者對任何治療的生理反應的一種方法。” -該研究的作者。
「目前,大多數時候我們都是透過詢問患者的感受來尋找對治療的反應,然後進行大型、侵入性、昂貴的測試,看看治療是否有效。
「有時,這需要多次手術。但是,如果我們能夠以微創方式監測預期效果,並利用這項技術長期持續監測進展,這可能會減少對更具侵入性測試的需求」。